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漲知識 | 變頻器出現(xiàn)漏電問題分析
點(diǎn)擊次數(shù)：1038 發(fā)布時(shí)間：2023-5-9
有的現(xiàn)場使用變頻器控制電機(jī)會(huì)出現(xiàn)漏電問題，漏電電壓有幾十伏到200伏不等，在這里針對此故障的原因進(jìn)行理論的分析。我們都知道電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組流過電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，根據(jù)磁電感應(yīng)的原理，電動(dòng)機(jī)的外殼就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，此電動(dòng)勢的大小就取決于變頻器IGBT的開關(guān)頻率的大小，由于高性能的控制要求高的開關(guān)頻率，其開關(guān)速度很快，則DV/DT偏大，同時(shí)這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢就偏大，人觸摸上就有電擊的感覺。理論上IGBT的開關(guān)速度越快，電機(jī)外殼上的感應(yīng)電動(dòng)勢就越高，而變頻器對電機(jī)的控制精度和響應(yīng)就越高，人觸摸之后被電的感覺就越高，反之，IGBT的開關(guān)頻率慢，感應(yīng)電就小，人觸摸的感覺就小，所以國內(nèi)的低端變頻器設(shè)計(jì)的開關(guān)頻率偏低，控制電機(jī)后感應(yīng)電小，人摸上沒啥感覺，但其控制性較差，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。
有的現(xiàn)場使用變頻器控制電機(jī)會(huì)出現(xiàn)漏電問題，漏電電壓有幾十伏到200伏不等，在這里針對此故障的原因進(jìn)行理論的分析。我們都知道電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組流過電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，根據(jù)磁電感應(yīng)的原理，電動(dòng)機(jī)的外殼就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，此電動(dòng)勢的大小就取決于變頻器IGBT的開關(guān)頻率的大小，由于高性能的控制要求高的開關(guān)頻率，其開關(guān)速度很快，則DV/DT偏大，同時(shí)這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢就偏大，人觸摸上就有電擊的感覺。理論上IGBT的開關(guān)速度越快，電機(jī)外殼上的感應(yīng)電動(dòng)勢就越高，而變頻器對電機(jī)的控制精度和響應(yīng)就越高，人觸摸之后被電的感覺就越高，反之，IGBT的開關(guān)頻率慢，感應(yīng)電就小，人觸摸的感覺就小，所以國內(nèi)的低端變頻器設(shè)計(jì)的開關(guān)頻率偏低，控制電機(jī)后感應(yīng)電小，人摸上沒啥感覺，但其控制性較差，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。
變頻器輸出是以PWM(脈寬調(diào)制，類似高速開關(guān))方式控制，因此會(huì)發(fā)生高頻率的漏電電流。下列各因素才能決定系統(tǒng)漏電電流之大小，并選定適當(dāng)?shù)穆╇姅嗦烽_關(guān)及必要措施來改善送電后漏電斷路器跳脫之現(xiàn)象。首先，變頻器、前級供電變壓器、電動(dòng)機(jī)三個(gè)傳動(dòng)設(shè)備的PE點(diǎn)一定要連在一起后，再統(tǒng)一去接地。
變頻器是高頻方波電壓輸出，由于在電機(jī)內(nèi)部線圈與電機(jī)外殼之間有等效電容存在，從而產(chǎn)生泄漏電流。如果不接地或接地不良，就會(huì)有漏電現(xiàn)象。
影響漏電電流大小之因素有：
（1）電纜線的漏電電流(有二部分)
漏電斷路開關(guān)、濾波器的電纜線長之漏電電流。變頻器、馬達(dá)的電纜線長之漏電電流。
（2）濾波器的漏電電流 (包含變頻器在內(nèi))。
（3）馬達(dá)的漏電電流。
有的現(xiàn)場使用變頻器控制電機(jī)，會(huì)出現(xiàn)漏電問題，漏電電壓有幾十伏到二百伏電壓不等。針對這個(gè)問題，特對此種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析如下：
三相電源經(jīng)過變頻器整流橋整流之后，經(jīng)電容濾波送到逆變橋（IGBT），再經(jīng)過逆變橋輸出頻率、電壓可調(diào)的三 相交流電去控制電機(jī)的運(yùn)行。
三相互差120度的交流電在電動(dòng)機(jī)的三相定子線圈繞組里流過，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下自動(dòng)旋轉(zhuǎn)起來。
電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組流過電流之后產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場，而根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，電動(dòng)機(jī)的外殼就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。此感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，就取決于變頻器IGBT的開關(guān)頻率的大小和C×DV/DT（與IGBT的開關(guān)的速度有關(guān)）。如果這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢較大，那么人觸摸到就會(huì)感覺被電擊一樣。理論上IGBT的開關(guān)頻率越高，電機(jī)外殼的感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值（即感應(yīng)電壓）就越高，而變頻器對電機(jī)的控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)也就越高，人體觸摸之后被電的感覺就越大；反之，IGBT的開關(guān)頻率越低，電機(jī)外殼的感應(yīng)動(dòng)勢的有效值（感應(yīng)電壓）就越低，而從體觸摸到之后被電的感覺就越小。
由于異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)外殼都會(huì)有感應(yīng)電壓（即所謂的漏電），所以，電機(jī)制造廠才會(huì)在電動(dòng)機(jī)出廠的時(shí)候，在其接線盒里面安上接地端子，方便用戶在應(yīng)用時(shí) 連接大地以消除其感應(yīng)電動(dòng)勢（即消除感應(yīng)漏電電壓），以解決人體接觸電動(dòng)機(jī)時(shí)被電的感覺。
工頻運(yùn)行電機(jī)時(shí)，工頻的開關(guān)頻率約為50HZ，很低，所以一般情況下幾乎不會(huì)有漏電的感覺（除非電機(jī)絕緣很差）。而變頻器控制時(shí)，由于其開關(guān)頻率都比工頻頻率高得多，所以變頻器在控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)外殼就會(huì)有漏電的感覺。